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基本信息
- 項目名稱：
- 油氣井生產(chǎn)出砂在線監(jiān)測系統(tǒng)
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 通過分析油氣管道中砂粒碰撞管壁產(chǎn)生的信號特征，研制了一套利用超聲波傳感器監(jiān)測出砂信號的油氣井出砂在線監(jiān)測系統(tǒng)。該產(chǎn)品可實現(xiàn)油氣井出砂率/量的實時監(jiān)測，為油氣田制定合理的開采方案提供技術(shù)支持。
- 詳細介紹：
- 油氣井出砂為油氣田開發(fā)過程中常見的問題，大量出砂或持續(xù)出砂，將會產(chǎn)生油管砂堵、設(shè)備損壞等危害，嚴(yán)重出砂還可能影響油氣井正常的生產(chǎn)，給安全生產(chǎn)帶來重大隱患，進而縮短油氣井的壽命。因此開展油氣井出砂實時監(jiān)測技術(shù)的研究，對油氣田的開采急需的技術(shù)。 該產(chǎn)品采用過濾波電路和信號處理技術(shù)把出砂信號從噪聲中提取出來；然后通過建立的出砂信號與出砂量之間的關(guān)系模型，實時計算出管道中的含砂量；設(shè)計的監(jiān)測軟件可實現(xiàn)油氣井實時出砂狀況，同時還可回放歷史數(shù)據(jù)，觀測某段時間的出砂情況，預(yù)測出砂趨勢。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 在油田開發(fā)過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)油氣井出砂問題，長期出砂或者嚴(yán)重出砂會損壞設(shè)備，也可能會影響油氣井產(chǎn)量，縮短油氣井的壽命?；诖?，開展油氣井生產(chǎn)出砂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其目的是:實現(xiàn)油氣井出砂狀況的實時監(jiān)測，從而為防砂提供準(zhǔn)確、可靠的信息，最終達到提高產(chǎn)量的目的。 油氣井生產(chǎn)出砂在線監(jiān)測系統(tǒng)擬采用聲波監(jiān)測法，外置式的超聲波傳感器固定于管道彎管的外壁處，檢測砂粒碰撞管壁的聲波信號，并通過濾波電路和信號處理技術(shù)把出砂信號從噪聲中提取出來；然后通過建立的出砂信號與出砂量之間的關(guān)系模型，實時計算出管道中的含砂量；設(shè)計的監(jiān)測軟件可實現(xiàn)油氣井實時出砂狀況，同時還可回放歷史數(shù)據(jù)，觀測某段時間的出砂情況，預(yù)測出砂趨勢。 創(chuàng)新點：研制了油氣井出砂監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)及其實時監(jiān)測軟件；基于油氣管道中砂粒的動能推導(dǎo)出了出砂信號與出砂量之間的關(guān)系模型。 關(guān)鍵技術(shù)：（1）出砂信號與出砂量之間的關(guān)系模型；（2）出砂信號的去噪方法的研究。 技術(shù)指標(biāo)：（1）適應(yīng)的環(huán)境溫度：-25℃~85℃。 （2）可監(jiān)測的最小砂粒尺寸100 m。 （3）適應(yīng)的最小流速5m/s。
科學(xué)性、先進性
- 該問題的提出從油氣資源開采實際出發(fā)，為油田解決急需的關(guān)鍵技術(shù)，具有很強的實用性和廣闊前景。通過查閱大量資料獲知，目前國外研究了多種管道含砂量的檢測方法，包括聲波檢測法、ER檢測法、X射線檢測法、光纖聲波檢測法、聲納檢測法，其中較成功且已有現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗的出砂監(jiān)測技術(shù)以聲波檢測法為主。其中挪威Clampon公司研發(fā)的出砂監(jiān)測系統(tǒng)DSP-06最為成功。但是該技術(shù)只對油田服務(wù)，技術(shù)是保密的，且成本昂貴。因此通過對比，課題組提出了聲波檢測法的實施方案，以保證該作品既由科學(xué)性也具有一定的先進性。 由于可借鑒的國內(nèi)外技術(shù)很少，特別是在出砂信號采集和處理方法方面未見報道，因此該作品的實質(zhì)性技術(shù)主要從以下幾個方面開展：對砂粒碰撞管壁的產(chǎn)生的信號特征進行分析；采用超聲波傳感器拾取超聲信號，對該信號進行數(shù)據(jù)采集；利用小波去噪技術(shù)對信號去噪處理；從砂粒動能理論出發(fā)推導(dǎo)出砂信號與出砂量之間的關(guān)系模型。這些技術(shù)都為油氣井生產(chǎn)出砂監(jiān)測系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 與指導(dǎo)老師聯(lián)系，洽談技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
作品可展示的形式
- 圖紙、圖片和錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 該作品采用了超聲波傳感器檢測管道內(nèi)砂粒碰撞管壁產(chǎn)生的超聲信號，通過建立的出砂信號與出砂量之間的關(guān)系模型，計算出管道內(nèi)的含砂量，從而實現(xiàn)油氣井出砂的實時監(jiān)測。該技術(shù)為油氣田開采急需的關(guān)鍵技術(shù)，可為防砂作業(yè)提供有效數(shù)據(jù)、減少設(shè)備損壞率、提高油氣井產(chǎn)量、延長油氣井壽命等方面有著重要意義，也將為油氣田帶來明顯經(jīng)濟效益。 該產(chǎn)品在國內(nèi)尚未見到報道，在技術(shù)攻關(guān)后開發(fā)出的創(chuàng)新性產(chǎn)品，不僅可應(yīng)用于常規(guī)的油氣井，對出砂嚴(yán)重的稠油井經(jīng)過技術(shù)改造后也適用；另外還可用來檢測自來水管中的含砂率，提高人們的用水質(zhì)量。此研制成功后產(chǎn)品成本較低，該產(chǎn)品在油氣田開發(fā)中有著廣闊的市場前景
同類課題研究水平概述
- 國外研究了多種管道含砂量的檢測方法，包括聲波檢測法、ER檢測法、X射線檢測法、光纖聲波檢測法、聲納檢測法，其中較成功且大多數(shù)油田使用的出砂監(jiān)測技術(shù)主要以聲波檢測法為主。 出砂聲波檢測法的按照傳感器安裝方式不同分為內(nèi)置式和外置式兩種類型。內(nèi)置式的傳感器采用不銹鋼材料制成的探頭和壓電轉(zhuǎn)換器組成，探頭插入管道的流體中，流體（中攜帶的固體顆粒撞擊振動傳感器的探頭，壓電轉(zhuǎn)換器把其轉(zhuǎn)換高頻的電信號，然后經(jīng)過濾波、放大、檢波等信號預(yù)處理過程，再利用相關(guān)的信號處理分析技術(shù)，得到諸如出砂量、出砂率、產(chǎn)砂速度等出砂信息，從而判斷油井出砂狀況。外置式的出砂監(jiān)測傳感器安裝在輸油管線的外面，其安裝要求是在管道彎管兩倍管徑處，這是因為砂粒在管道的流動過程中，遇到彎管時砂粒碰撞管壁產(chǎn)生超聲波信號并沿管壁傳播，外置的傳感器檢測該信號，經(jīng)過濾波、放大等預(yù)處理后，再對數(shù)據(jù)采集和相關(guān)的數(shù)據(jù)處理，得出出砂率、出砂量等信息。聲波測量方法具有測量精度高、測量范圍寬、測量指標(biāo)高，具有較好的應(yīng)用前景。但在早期其只適用于單相流的出砂檢測，在多相流中的效果不是很理想。 隨著油井出砂監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，國外的一些石油服務(wù)公司或石油技術(shù)公司已經(jīng)研制出了多相流體的出砂監(jiān)測系統(tǒng)（如殼牌公司），并在現(xiàn)場油井生產(chǎn)條件下的測試取得成功。挪威Clampon公司研發(fā)的出砂監(jiān)測系統(tǒng)DSP-06，它是基于克萊彭“超聲波智能傳感器”技術(shù)。該傳感器安裝于管道彎頭之后的2倍管徑的地方，管道流體中砂粒在彎頭處沖擊管壁的內(nèi)部，產(chǎn)生超聲波脈沖，超聲波信號沿管壁傳輸，該信號被“超聲波傳感器”拾取，并被內(nèi)部集成的DSP引擎處理。DSP-06中的先進處理技術(shù)和濾波技術(shù)，對與出砂信號無關(guān)的噪聲信號進行處理，使得噪聲和無用信號顯著減小，提高了精度和可重復(fù)性，為產(chǎn)生量化出砂數(shù)據(jù)提供了條件。 就國內(nèi)情況看，油井出砂監(jiān)測方面的研究依然較少，目前主要在初步的理論和實驗室研究階段，多從油井出砂機理和油井出砂預(yù)測方面研究的較多，即使有的油田利用了出砂監(jiān)測技術(shù)，也都是國外的技術(shù)，如Clampon公司在中海油進行了出砂現(xiàn)場試驗，并給出了監(jiān)測報告；國內(nèi)研究油井出砂監(jiān)測比較深入的是中國石油大學(xué)的李相方等開展了油井出砂監(jiān)測的信號處理和實驗室內(nèi)的模擬試驗研究，但未見在油田應(yīng)用的報道。
